1) 电池类储能。蓄电池种类较多, 如铅酸电池、锂电池、钠硫电池和钒液流电池等[ 9212] , 其技术虽成熟度不一, 但均较易实现大容量储能。但电池类储能的充放电速度、充放电次数等受到限制, 不能用于实现快速的动态功率补偿, 不能用于稳定电压波动、抑制动态振荡、平滑风力发电输出的快速变化。

2) 飞轮储能。飞轮储能[ 13214] 利用电力电子变流器控制电机运行与电动机或发电机状态以实现电能的存储和输出, 电能以机械能的形式储存于电机转子及飞轮。飞轮储能密度主要取决于飞轮转子的转动惯量和转速。提高转速是获取更高储能密度的直接手段, 为此要求电机旋转部件, 特别是飞轮具有良好的抗拉强度。目前的碳素纤维复合材料飞轮转子承受的最大线速度可超过1 km/ s, 储能密度可达到

13. 8 J/ g, 预计今后几年研制的熔融石英材料的飞轮储能密度可达到48 J/ g, 碳纳米管材料将使飞轮的储能密度提高到162 J/ g。磁悬浮轴承是提高飞轮储能效率的基本方法, 随着超导技术的发展, 采用超导磁悬浮轴承的飞轮储能使轴承的摩擦因数降低到10- 7 , 更是大大提高了储能的能量密度和效率。飞轮储能的主要优点有: ¹ 储能密度高; º 无过充放电问题, 寿命长; » 可实现快速动态功率补偿。

3) 超导磁储能。超导磁储能[ 15217] 一般由超导线圈及低温容器、制冷装置、变流装置和测控系统4 个主要部分组成。其主要特点是: ¹ 响应速度快, 可以达到1 ms~ 5 ms; º 储能效率高, 可达到90%以上;» 可实现大功率输出。

4) 超级电容器。超级电容器[ 18219] 的存储容量可以达到普通电容器的20 倍~ 1 000 倍。理论上超级电容器应具备很高的功率密度和循环寿命。与蓄电池和传统物理电容器相比, 超级电容器的主要技术特点体现在: ¹ 功率密度高, 可达102 W/ kg ~l04 W/ kg, 远高于目前蓄电池的功率密度水平; º 循环寿命长, 在几秒的高速深度循环1 万次~ 50 万次后, 超级电容器的特性变化很小, 容量和内阻仅降低10%~ 20% ; » 响应速度较快, 对过充电和过放电有一定的承受能力。

21 2 多元复合储能的组合模式

文献[ 8] 较为全面地分析了现有储能技术的发展水平。从表1 可以看出, 电池类储能过程中自损耗小, 储能时间长, 但循环寿命小, 响应速度慢, 只能作为负荷调节或紧急备用电源。飞轮、超级电容器、超导磁储能响应速度快, 输出功率大, 但储能过程中自损耗较大, 不适用于长时间的储能。按当前的技术水平, 飞轮、超级电容器、超导磁储能的成本均较高, 要实现大容量在技术上也有一定的困难, 主要适用于微网中的动态功率补偿以平滑功率、稳定电压或作为短时间的紧急备用电源。为满足微网的技术需求, 在微网中多元复合储能应以能实现大容量的电池类储能为基础, 配合具有快速响应特性的飞轮储能、超导磁储能或超级电容器, 由此获得4 种复合储能模式。